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Les Dispositifs Microscopiques Activent la Manipulation de la Lumière Infrarouge à la Grande vitesse

Published on November 17, 2012 at 4:40 AM

Un dispositif qui ressemble à une planche à laver minuscule peut nettoyer les horloges des produits commercial actuels employés pour manipuler la lumière infrarouge.

Le silicium Cristallin se repose entre deux électrodes dans une antenne-sur-un-puce microscopique conçue par des chercheurs chez Rice University. La puce, un modulateur de lumière spatial, ajouter à la lumière d'incident et rend la manipulation possible de la lumière infrarouge à très grande vitesse au traitement du signal et à d'autres applications optiques. (Crédit : Groupe de Xu/Rice University)

La recherche Neuve par le laboratoire de Rice University de Qianfan Xu a produit un modulateur de lumière spatial de micron-échelle (SLM) comme ceux utilisés en se sentant et des dispositifs imageurs, mais avec le potentiel de faire fonctionner des ordres de grandeur plus rapidement. À La Différence d'autres dispositifs dans les puces semi-conductrices bidimensionnelles, les puces de Riz fonctionnent dans le « espace libre en trois dimensions. »

Xu et ses collègues de Riz ont détaillé leur antenne-sur-un-puce pour la modulation légère cette semaine dans l'ouvert-accès de la Nature, États Scientifiques de tourillon en ligne.

La manipulation de la lumière est devenue centrale à l'économie de l'information. Pensez aux compacts discs lumière-se réfléchissants et leurs variantes visuelles et tous les chemins que des lasers sont utilisés, de se sentir à la garantie à la chirurgie. La Lumière transporte des données par des fibres optiques pour la télécommunication et les signes sur l'échelle moléculaire pendant que les techniques de photonics s'améliorent. Les affichages de télévision d'alimentation électrique de Lights emitting diode (pour des spectateurs saisissant les distants infrarouges) et commencent à remonter les ampoules inefficaces dans les maisons.

Mais dans l'espace d'ordinateur, la lumière a été liée et bâillonné par les circuits bidimensionnels, attachés aux guides d'ondes qui les déménagent d'ici à là, Xu a dit. Lui et ses collègues précisent dans le papier neuf que les 2-D systèmes ne tirent pas profit « de la capacité massive de multiplexage du bloc optique » rendu possible par le fait que « les faisceaux lumineux multiples peuvent propager dans le même espace sans s'affecter. »

Les chercheurs voient le potentiel grand pour SLMs en espace libre dans la représentation, l'affichage, holographique, mesure et distant sentant des applications.

Tout simplement, les puces microscopiques du SLM de l'équipe de Riz sont des côtes de nanoscale de silicium cristallin qui forment une cavité reposant les brames entre franchement et négativement dopées de silicium connectées aux électrodes métalliques. Les positions des côtes sont sujettes à la nanomètre-échelle « perturbations » et ajustent la cavité résonnante pour ajouter à la lumière d'incident à l'extérieur. Ce couplage tire la lumière d'incident dans la cavité. Seulement la lumière infrarouge traverse le silicium, mais une fois capturé par le SLM, elle peut être manipulée en tant qu'elle traverse la puce à l'autre côté. Le champ électrique entre les électrodes tourne la boîte de vitesses en marche et en arrêt à très grande vitesse.

SLMs Individuel sont analogue aux pixels, et Xu, un professeur adjoint d'élém. élect. et ingénierie informatique, voit la possibilité de puces de fabrication qui contiennent des millions de eux.

Dans le photonics intégré conventionnel, « Vous avez un alignement de pixels et vous pouvez changer la boîte de vitesses de chaque pixel à très grande vitesse, » il a dit. « Quand vous mettez cela dans le chemin d'une poutre optique, vous pouvez changer l'intensité ou la phase de la lumière qui sort l'autre côté.

Les « écrans de LED sont les modulateurs de lumière spatiaux ; sont ainsi les alignements de micromirror dans des projecteurs, en lesquels les miroirs tournent, » il ont dit. « Chaque pixel change l'intensité de la lumière, et vous voyez une image. Ainsi un SLM est l'un des éléments fondamentaux des systèmes optiques, mais leur vitesse de commutation est limitée ; certains peuvent réduire aux micro-secondes, qui sont corrects pour les affichages et la projection.

« Mais si vous voulez réellement faire le traitement des données, si vous voulez mettre des données sur chaque pixel, puis cette vitesse n'est pas assez bon. » Xu a dit que le dispositif de l'équipe de Riz « peut potentiellement moduler un signe à plus de 10 gigabits par seconde.

« Ce Qui nous affichons ici est très différent quels gens avaient fait, » de lui a dit. « Avec ce dispositif, nous pouvons effectuer des alignements très grands avec le rendement élevé. Notre dispositif est basé sur le silicium et peut être fabriqué dans une usine commerciale de CMOS, et il peut fonctionner très à grande vitesse. Nous pensons que ceci peut fondamentalement évaluer la capacité des systèmes de traitement de l'information optiques par une commande de plusieurs grandeurs. »

Comme exemple, il a proposé que le dispositif pourrait donner l'appareil-photo d'unique-pixel à l'étude au Riz - qui au début a pris huit heures pour traiter une image - la capacité de traiter le vidéo en temps réel.

« Ou vous pourriez avoir un alignement de million de pixels, et avez essentiellement million de tunnels de débit de données dans votre système, avec tout ce traitement du signal en parallèle, » il a dit. « Si chaque pixel fonctionne seulement aux kilohertz accélère, vous n'obtiennent pas beaucoup d'un avantage avec les systèmes microélectroniques. Mais si chaque pixel fonctionne au niveau de gigahertz, c'est une histoire différente. »

Bien Que les antennes de Xu ne conviennent pas pour le général calculant, dit-il, elles pourraient être capables des tâches de traitement optiques qui sont comparables dans l'alimentation électrique aux superordinateurs. « Le traitement des données Optique n'est pas très chaud, » il a admis. « Il rapide-ne s'établit pas en ce moment comme le plasmonics, nanophotonics, ces zones. Mais J'espère que notre dispositif peut mettre une certaine excitation de nouveau dans cette zone. »

Source : http://www.rice.edu

Last Update: 19. November 2012 15:23

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